液压基本回路的故障诊断与维修.ppt

项目三液压基本回路故障诊断与维修,液压基本回路是能完成某种特定控制功能的液压元件的组合。按完成的功能不同可分方向控制回路、压力控制回路和速度控制回路三种基本回路等。液压基本回路故障诊断与维修是液压系统的基础。 任务一 压力回路故障诊断与维修 任务二 方向回路的故障诊断与维修 任务三 速度回路故障诊断与维修 任务四 顺序动作回路和同步回路故障诊断与维修,任务一 压力回路故障诊断与维修 一、任务分析,压力回路是对系统或系统某一部分的压力进行控制的回路。这种回路包括调压、顺序动作、平衡、减压、保压、卸压等回路。 本任务的要求是弄清调压、顺序动作、平衡、减压、保压、卸压等回路的组成和工作原理，学会压力回路故障诊断与维修方法，为液压传动系统的维修打下坚实的基础。,二、相关知识压力回路的组成和工作原理,1调压回路的组成和工作原理 调压回路是使液压系统整体或部分的压力保持恒定或不超过某一预先调定的数值的压力控制回路。这类回路包括单级调压回路、二级调压回路和多级调压回路等回路。 单级调压回路的组成和工作原理如动画3-1(a)所示 。 二级调压回路的组成和工作原理如动画3-1(b)所示。 多级调压回路的组成和工作原理如动画3-1(c)所示,2平衡回路的组成和工作原理 平衡回路是防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落的液压回路。如图3-2所示为用液控顺序阀控制的平衡回路的组成和工作原理图 。 当活塞下行时，控制压力油打开液控顺序阀，背压消失，因而回路效率较高；当停止工作时，液控顺序阀关闭以防止活塞和工作部件因自重而下降。这种平衡回路的优点是只有上腔进油时活塞才下行，比较安全可靠；缺点是活塞下行时平稳性较差。,3减压回路的组成和工作原理 减压回路是使系统中的某一部分油路具有较系统压力低的稳定压力的液压回路。最常见的减压回路如动画3-3所示。,4保压卸压回路的组成和工作原理 用蓄能器和压力继电器和实现的保压卸压回路的组成和工作原理如动画3-4所示。,三、任务实施,1“溢流阀主阀阀芯被卡住，发出振动与噪声”故障诊断与维修 如图3-5所示的压力控制回路中，液压泵为定量泵，三位四通电磁换向阀中位机能为Y型，所以，当换向阀处于中位，液压缸停止工作，此时系统不卸荷，液压泵输出的压力油全部由溢流阀溢回油箱。,当系统的压力较低（比如说10MPa以下），溢流阀能够正常工作，而当压力升高到时较高（比如说12MPa）的时候，系统会发出像吹笛一样的尖叫声，同时压力表的指针也会发生剧烈振动，经检测发现噪声来自溢流阀。 我们将该溢流阀拆下来，进行检查，发现溢流阀主阀阀芯被卡住，无法灵活动作，当系统压力达到一定值时（比如说12MPa），就会使主阀阀芯在某一位置激起高频振动，同时引起调压弹簧的强烈振动，从而出现噪声共振。另外，由于高压油不能通过正常的溢流口溢流，而是通过被卡住的溢流口和内泄油道溢回油箱，这股高压油将发出高频率的流体噪声。 这个故障的维修方法是：先将溢流阀拆开后，清洗阀芯，使阀芯运动灵活；如果阀芯清洗后，运动还不灵活，可研磨阀芯，使其运动灵活，再按要求进行组装即可。,2“二级调压回路中压力冲击”故障诊断与维修,图3-6二级调压回路冲击,如图3-1(b)所示二级调压回路中，由溢流阀2和溢流阀4各调一级压力，且溢流阀4的调定压力P2要小于溢流阀2的调定压力P1。当P2与P1相差较大，压力由P1切换到P2时，由阀3和阀4间油路内切换前没压力，阀3切换时，溢流阀2远控口处的瞬时压力由P1下降到几乎为零后再回升到P2，系统便产生较大的冲击。 这个故障的维修方法是：将阀3和阀4交换一个位置，如图3-6所示，这样从阀2的控制油口到阀4的油路里总是充满油，便不会产生切换压力时产生的冲击。,四、知识拓展压力回路常见故障诊断与维修方法,1压力调整无效故障诊断与维修方法(见表3-1),2压力波动故障诊断与维修方法(见表3-2),3振动与噪声故障诊断与维修方法(见表3-3),任务二 方向回路的故障诊断与维修 一、任务分析,方向回路是用来控制进入执行元件液流的接通、关断及改变流动方向，实现工作机构的启动、停止或变换运动方向的液压回路。常见的方向回路有换向回路和锁紧回路等。 本任务的要求弄清换向回路和锁紧回路的组成和工作原理，学会换向回路和锁紧回路故障诊断与维修方法。,二、相关知识方向回路的组成和工作原理,1换向回路的组成和工作原理 执行元件的换向一般可采用各种换向阀来实现，在闭式系统中，可采用双向变量泵控制液流的方向来实现执行元件（液压缸或液压马达）的换向。 （1）用换向阀控制的换向回路的组成和工作原理 用三位四通电磁换向阀控制的换向回路的组成和工作原理如动画3-7所示。,（2）用双向变量泵控制的换向回路的组成和工作原理 如图3-8 所示为用双向变量泵控制的换向回路的组成和工作原理图，液压缸5 的活塞向右运动时，其进油流量大于排油流量，双向变量泵1的吸油侧流量不足，辅助泵2来补充流量；改变双向变量泵l 的供油方向，活塞向左运动，排油流量大于进油流量，泵l 吸油侧多余的油液通过由缸5 进油侧压力控制的二位四通阀4 和溢流阀6 排回油箱。溢流阀6和溢流阀8 既可使活塞向左或向右运动时泵吸油侧有一定的吸入压力，又可使活塞运动平稳。溢流阀7是防止系统过载的安全阀。这种回路适用压力较高、流量较大的场合。,图3-8用双向变量泵控制的换向回路的组成和工作原理,2锁紧回路的组成和工作原理 锁紧回路的作用是使执行元件能在任意位置上停留,以及在停止工作时，防止在受力的情况下发生移动。 采用双液控单向阀的锁紧回路如动画3-9所示，在这种回路中液压缸的进、回油路中都串接液控单向阀，活塞可以在行程的任何位置锁紧，其锁紧精度只受液压缸内少量的内泄漏影响，因此，锁紧精度较高。,三、任务实施,1“换向阀选用不当，出现振动和噪声”故障诊断与维修 在如图3-7所示的用三位四通电磁换向阀控制的换向回路中，活塞向左移动时，常会产生噪声，系统还伴随有剧烈振动。 三位四通电磁换向阀处于右位工作时，油液进入无杆腔，推动活塞向左移动，而因为A1，A2，所以无杆的回油会比有杆腔的进油大得多，如果只按液压泵流量选用电磁换向阀的规格，不但压力损失大增，而且阀芯上所受的液压力也会大增，远大于电磁铁的有效吸力而影响换向，导致电磁铁经常烧坏，另一方面，如果与无杆腔相连的管道也是按液压泵的流量选定，液压缸返回行程中，该段管内流速将远大于允许的最大流速，而管道内沿程压力损失与流速的平方成正比，压力损失增加，导致压力急降和管内液流流态变差，出现振动和噪声。,这个故障的维修方法是：将该回路中的三位四通电磁换向阀换成较大的规格电磁换向阀，振动和噪声明显降低，但会发现在电磁换向阀处于中位锁紧时，活塞杆的位置会缓慢发生微动，在有外负载的情况下更为明显。引起这种现象的原因是：由于换向阀阀芯与阀体孔间有间隙，内部泄漏是不可避免的，加之液压缸也会有一定的泄漏，因此在需要精度要求较高的液压系统可用双液控单向阀组成液压锁紧换向回路。,2“换向无缓冲，引起液压冲击”故障诊断与维修 如图3-10(a)所示为采用三位四通电磁换向阀的卸压回路图，该回路的电磁换向阀的中位机能为M型，当换向阀处于中位时，液压泵提供的油液由换向阀中位卸荷，直接流回油箱。在高压、大流量液压系统中，当换向阀发生切换时，系统会出现较大冲击。,出现这种故障的原因是：三位换向阀中具有卸荷功能的除了M型以外，还有H型和K型的三位换向阀，这类换向阀组成的卸压回路一般用于低压、小流量的液压系统中。对于高压、大流量的液压系统，当液压泵的出口压力由高压切换到几乎为零压，或由零压迅速切换上升到高压时，必然在换向阀切换时产生液压冲击。同时还由于电磁换向阀切换迅速，无缓冲时间，迫使液压冲击加剧。如图3-10(b)所示，将三位四通电磁换向阀更换成三位四通电液换向阀，由于电液换向阀中的液动阀换向的时间可调，换向有一定的缓冲时间，使液压泵的出口压力上升或下降有个变化过程，提高换向的平稳性，从而避免了明显的压力冲击，回路中单向阀的作用是使液压泵卸荷时仍有一定的压力值（0.20.3MPa）,供控制油路使用。,四、知识拓展方向回路的常见故障诊断与维修方法,1用换向阀控制的换向回路不换向故障诊断与维修方法(见表3-4),2用双向变量泵控制的换向回路不换向故障诊断与维修方法(见表3-5),3锁紧回路不可靠锁紧的故障诊断与维修方法(见表3-6),任务三 速度回路故障诊断与维修 一、任务分析,速度回路是通过控制流入执行元件或流出执行元件的流量，使执行元件获得满足工作需要运动速度的回路。它包括调速回路、速度转换回路和增速回路。 本任务的要求弄清调速回路、速度转换回路和增速回路的组成和工作原理，学会调速回路、速度转换回路和增速回路故障诊断与维修方法。,二、相关知识调速回路和速度转换回路的组成和工作原理,1调速回路的组成和工作原理 调速回路是调节执行元件运动速度的回路。它可分为节流调速回路、容积调速回路和容积节流调速回路三种。 （1）节流调速回路的组成和工作原理 节流调速回路是指在定量泵供油液压系统中，用节流阀或调速阀调节执行元件运动速度的调速回路。根据节流阀或调速阀的安装位置不同，可分为进油路节流调速回路、回油路节流调速回路和旁油路节流调速回路三种,它们的组成、工作原理和特点如表3-7所示。,动画,动画,动画,采用节流阀的节流调速回路，速度负载特性都比较“软”，负载变化下的运动平稳性都比较差，回路中的节流阀可用调速阀来代替，由于调速阀本身能在负载变化的条件下保证节流阀进出油口间的压力差基本不变，因而使用调速阀后，节流调速回路的速度负载特性将得到可大大改善。 （2）容积调速回路的组成和工作原理 容积调速回路是利用改变变量泵或变量液压马达的排量来调节执行元件运动速度的调速回路。这种调速回路无溢流损失和节流损失，故效率高、发热少，但低速稳定性较差，变量泵和变量液压马达的结构复杂，成本高，因此适用于高压大流量且对低速稳定性要求不高的大型机床、液压机、工程机械等大功率设备的液压系统。,容积调速回路按油液循环方式的不同，可分为开式和闭式两种。在开式回路中，液压泵从油箱吸油，执行元件的回油直接回到油箱，油箱容积大，油液能得到较充分冷却，但空气和脏物易进入回路。在闭式回路中，液压泵将油输出进入执行元件的进油腔，又从执行元件的回油腔吸油，闭式回路结构紧凑，只需很小的补油箱，但冷却条件差。为了补偿工作中油液的泄漏，一般设补油泵，补油泵的流量为主泵流量的10%15%。 容积调速回路按液压泵与执行元件组合方式不同，可分为定量泵变量液压马达容积调速回路、变量泵定量液压马达（或液压缸）容积调速回路和变量泵变量液压马达容积调速回路等四种，它们的组成、工作原理和特点如表3-8所示。,（3）容积节流联合调速回路的组成和工作原理 容积节流联合调速回路是用改变变量泵排量和调节调速阀或节流阀流量配合工作来调节执行元件速度的调速回路。这种调速回路无溢流损失，有节流损失，其效率比节流调速回路高，但比容积调速回路的低，采用流量阀调节进入执行元件的流量，克服了变量泵在负荷大、压力高时漏油大，运动速度不平稳的缺点，因此这种回路常用于空载需要快速运动，承载时需要稳定的低速的各种中等功率设备的液压系统中，如组合机床车床铣床等设备的液压系统。它可分为定压式容积节流联合调速回路和稳流式容积节流联合调速回路两种，它们的组成、工作原理和特点如表3-9所示。,（4）三种调速回路的比较和选用 节流调速回路、容积调速回路和容积节流调速回路主要性能比较如表3-10所示。,在调速回路的选用原则如下： 负载小，且工作中负载变化也小的系统可采用节流阀节流调速回路；在工作中负载变化较大且要求低速稳定性好的系统，宜采用调速阀的节流调速或容积节流调速回路；负载大、运动速度高、油的温升要求小的系统，宜采用容积调速回路。 一般来说，功率在3kW以下的液压系统宜采用节流调速回路；35kW范围宜采用容积节流调速回路；功率在5kW以上的宜采用容积调速回路。 处于温度较高的环境下工作，且要求整个液压装置体积小、重量轻的情况，宜采用闭式容积调速回路。 节流调速回路的成本低，功率损失大，效率也低；容积调速回路因变量泵、变量马达的结构较复杂，所以价钱高，但其效率高、功率损失小；而容积节流调速回路则介于两者之间。所以需综合分析选用哪种回路。,2速度转换回路的组成和工作原理 速度转换回路是使液压执行机构在一个循环中从一种速度转换成另一种运动速度的速度回路。常用速度转换回路有快慢速转换回路和两种慢速的转换回路两种。 （1）用行程阀控制的快慢速转换回路的组成和工作原理 用行程阀控制的快慢速转换回路的组成和工作原理如动画3-11所示 。 （2）两种慢速的转换回路的组成和工作原理 常见的两种慢速的转换回路有两个调速阀串联的速度转换回路和两个调速阀并联的速度转换回路两种。 两个调速阀串联的速度转换回路的组成和工作原理 两个调速阀串联的速度转换回路的组成和工作原理如动画3-12所示,两个调速阀并联的速度转换回路的组成和工作原理 两个调速阀并联的速度转换回路的组成和工作原理如动画3-13所示 。 3增速回路的组成和工作原理 增速回路又称为快速运动回路，它是一种使执行元件获得必要的高速，以提高系统的工作效率的速度回路。常用的增速回路有双泵供油的增速回路和液压缸差动连接的增速回路两种。 （1）双泵供油的增速回路的组成和工作原理 双泵供油的增速回路的组成和工作原理如动画3-14所示。 （2）液压缸差动连接的增速回路的组成和工作原理 液压缸差动连接的增速回路的组成和工作原理如动画3-15所示,三、任务实施,1“节流阀前后压差小致使液压缸速度不稳定”故障诊断与维修 如图3-16所示为节流调速回路简图，换向阀采用电磁换向阀，溢流阀的调节压力比液压缸工作压力高0.3MPa，在工作过程中常开，起定压与溢流作用。液压缸推动负载运动时，运动速度达不到调定值。,图316节流调速回路简图,图316节流调速回路简图,引起这一故障的原因是溢流阀调节压力较低。在进油路节流调速回路中，液压缸的运动是通过节流阀的流量决定的，通过节流阀的流量又取决于节流阀的过流断面的横截面积和节流阀前后压力差，这个压力差达0.20.3MPa，再调节节流阀就能使通过节流阀的流量稳定。在上述回路中，油液通过节流阀前后的压力差为0.2MPa，这样就造成节流阀前后压力差低于允许值，通过节流阀的流量就达不到设计要求的值，为保证液压缸的运动速度，需要提高溢流阀的调节压力到0.50.8MPa。 需要指出是，在使用调速阀时，同样需要保证调速阀前后的压力差0.50.8MPa范围内，若小于0.5MPa，调速阀的流量很可能会受外负载的影响，随外负载的变化而变化。,图317磨床工作台进给液压调速回路图,2“系统中进了空气，机床工作台爬行”故障诊断与维修 如图317所示为磨床工作台进给调速回路图，采用出口节流调速回路，在工作过程中当速度降到一定值时，工作台速度会产生周期性变化，甚至时动时停，即工作台相对于床身导轨作黏着滑动交替的运动，也就是我们所说的“爬行”，检查油箱内油液表面出现大量针状气泡，压力表显示系统存在小范围的压力波动。 液压传动以液压油为工作介质，当空气进入液压系统后，一部分溶解于压力油中，另一部分形成气泡浮游在压力油里，由于工作台的液压缸位于所有液压元件的最高处，空气极易集聚在这里，因此直接影响到工作台的平稳性，产生爬行现象。,图317磨床工作台进给液压调速回路图,当采用适当措施排除了系统中的空气后，液面的针状气泡消失，压力表波动减小，但全行程的爬行现象变成了不规则的间断爬行。引起这种现象的原因是：当工作台低速运动时，节流阀的通流面积极小，油中杂质及污物极易聚集在这里，液流速度高，引起发热，将油析出的沥青等杂物黏附在节流口处，致使通过节流阀的流量减小；同时，因节流口压力差增大，将杂质从节流口处冲走，使通过节流口的流量又增加，如此反复，致使工作台出现间歇性的跳跃，还应当指出的是，在同样速度要求下回油路节流调速回路中节流阀的通流面积要调得比进油路节流调速回路中节流阀的小，因此低速时前者的节流阀更容易堵塞，产生爬行现象。,四、知识拓展速度回路的常见故障诊断与维修方法,1执行元件爬行故障诊断与维修方法(见表3-11),2负载增加时速度显著下降故障诊断与维修方法(见表3-12),3无法实现速度转换故障诊断与维修方法(见表3-3),4无法实现快速运动故障诊断与维修方法(见表3-3),任务四 顺序动作回路和同步回路故障诊断与维修 一、任务分析,顺序动作回路是使多执行元件液压系统中的各执行元件按设定顺序进行顺序动作的液压回路，可分为压力控制的顺序动作回路和行程控制的顺序动作回路两大类。 同步回路是使两个或多个执行元件在运动中保持相同速度或位移的回路。 本任务的要求是弄清顺序动作回路和同步回路的组成和工作原理，学会顺序动作回路和同步回路故障诊断与维修方法。,二、相关知识顺序动作回路和同步回路的组成和工作原理,1压力控制的顺序动作回路的组成和工作原理 压力控制的顺序动作回路是用油路中的压力差来控制多个执行元件先后动作的顺序动作回路。常见的有用顺序阀控制的顺序动作回路和用压力继电器控制的顺序动作回路两种。 （1）用顺序阀控制的顺序动作回路的组成和工作原理 用顺序阀控制的顺序动作回路的组成和工作原理如动画3-18所示 。 （2）用压力继电器控制的顺序动作回路的组成和工作原理 用压力继电器控制的顺序动作回路的组成和工作原理如动画3-19所示,2行程控制顺序动作回路的组成和工作原理 行程控制顺序动作回路常见的有用行程阀控制的顺序动作回路和用行程开关控制的顺序动作回路两种。 （1）用行程阀控制的顺序动作回路的组成和工作原理 用行程阀控制的顺序动作回路的组成和工作原理如动画3-20所示 。 （2）用行程开关控制的顺序动作回路的组成和工作原理 采用行程开关和电磁换向阀配合的顺序动作回路的组成和工作原理如动画3-21所示 。 2同步回路的组成和工作原理图 常见的同步回路有用调速阀控制的同步回路、用等量分流阀控制的同步回路、液压缸串联或并联的同步回路和带补偿装置的串联液压缸的同步回路等。 （1）用调速阀控制的同步回路的组成和工作原理 采用调速阀的单向同步回路的组成和工作原理如动画3-22所示,（2）带补偿装置的串联液压缸的同步回路的组成和工作原理 带有补偿装置的两个液压缸串联的同步回路的组成和工作原理如动画2-23所示。 （3）用等量分流阀控制的同步回路的组成和工作原理 用等量分流阀的同步回路的组成和工作原理如动画2-24所示，这种回路同步精度较高，能承受变动负载和偏载。,三、任务实施,1“用顺序阀控制的顺序动作回路无法实现顺序动作”故障诊断与维修,如图3-18所示为用顺序阀控制的顺序动作回路的组成和工作原理图，这类回路产生不顺序动作的故障的主要原因是顺序阀的压力调整值不当或其性能故障。 当顺序阀压力调节不当时， 就会出现这类故障，维修时，要将顺序阀3和4的压力调整好，后动的阀4的调节压力应比缸1的工作压力调高0.81MPa，阀3的调节压力应比缸2的后退动作的工作压力调高0.81MPa，以免系统中的工作压力波动使顺序阀出现误动作。,当顺序阀3和4本身出现故障，也会顺序动作回路无法实现顺序动作，这类故障通过检修或更换顺序阀即可排除。 值得注意的是，往往要系统最高压力即溢流阀设定的最大压力已经确定的情况下，有时已无法再调高或安排各顺序阀的设定压力，此时宜改用行程控制方式来实现顺序动作。,2“用压力继电器控制的顺序动作回路无法实现顺序动作”故障诊断与维修,如图3-19所示为用压力继电器控制的顺序动作回路的组成和工作原理图，这类回路产生不顺序动作的故障的原因是压力继电器的压力调节不当或压力继电器本身故障。 如果确定这类故障是因为压力继电器的压力调节不当引起的，只需要将正确调节压力继电器的压力即可。如图3-19中压力继电器3，为防止未完成动作之前应误发信号，压力继电器3的调节压力应比缸7的前进负载压力大0.30.5MPa，系统溢流阀的调节压力要大于压力继电器3的工作压力，另外其他几个压力继电器的压力也应照此正确调节其工作压力。 如果确定这类故障是因为压力继电器的本身发生了故障，应检修或更换有故障的压力继电器。,3“用行程阀控制的顺序动作回路无法实现顺序动作